JP2009051309A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】摩耗の進行状態に応じて陸部剛性を適正化し、陸部の倒れ込みを確保すると共に、サイプの開口部の狭小化を抑制してエッジ効果や除水効果を確保することができる空気入りタイヤを提供すること。
【解決手段】トレッド面のブロック１に形成したサイプ１０が、第１幅広部１１が設けられた第１サイプ部Ｓ１と、サイプ幅方向の第１幅広部１１とは異なる側に第２幅広部１２が設けられ、第１サイプ部Ｓ１のサイプ底部側に位置して第１サイプ部Ｓ１よりも幅広となる第２サイプ部Ｓ２と、サイプ幅方向の第１幅広部１１と同じ側に第３幅広部１３が設けられ、第２サイプ部Ｓ２のサイプ底部側に位置して第２サイプ部Ｓ２よりも幅広となる第３サイプ部Ｓ３とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、トレッド面の陸部にサイプを形成した空気入りタイヤに関し、特にスタッドレスタイヤとして有用である。

従来、スタッドレスタイヤでは、ブロックやリブなどの陸部にサイプと呼ばれる切り込みを形成しており、このサイプによるエッジ効果や除水効果によって、摩擦係数が低いアイス路面での走行性能を高めている。かかるサイプとしては、長手方向に沿って直線状に延びる直線サイプや、波状に延びる波形サイプなどが実用化されている。

ところで、ゴムは非圧縮性であるため、タイヤに荷重が作用した場合には、路面に接するトレッド面の動きが大きくなり、サイプの開口部が閉じ易くなる。特に、摩擦係数が低いアイス路面においては、トレッド面が滑るために動き易く、サイプが容易に閉じて開口部が狭小化してしまうので、サイプが本来発揮すべきエッジ効果や除水効果が低下することがあった。

そこで、下記特許文献１に記載のタイヤでは、サイプに複数の幅広部を設けてトレッドゴムを深さ方向に撓み易くし、該幅広部で変形を吸収して開口部の狭小化を抑制するようにしている。また、下記特許文献２に記載のタイヤでは、トレッド面から深さ方向に延びてサイプ底部に到達せずに終端する幅広部を設け、サイプが閉じる際に幅広部では開口部が完全に閉塞しないようにしている。

一方、摩耗が進行して陸部の高さが減少すると、陸部剛性が向上するために陸部の倒れ込みが小さくなり、サイプによるエッジ効果が低下する傾向にある。その結果、摩耗の進行に伴って、アイス路面での制動性能（アイス制動性能）等が悪化することがある。これに対して、サイプ幅を前以て大きめに設定した場合には、タイヤ新品時などの摩耗の初期段階において陸部が過度に倒れ込んでしまい、却ってエッジ効果が低下する。

この問題に対しては、摩耗の進行状態に応じて陸部剛性を適正化し、陸部の倒れ込みを確保することが重要となるが、下記特許文献１，２記載のサイプ構造はその解決手段を開示するものではない。また、下記特許文献３では、トレッド面よりも深さ方向に入った位置からサイプ底部に至る幅広部を設け、摩耗中期以降の陸部の倒れ込みを確保することが提案されているが、さらに性能的に改良できる見込みがあることが分かった。
特開２００７−８３０３号公報 特開２００５−２４７１０５号公報 特開２００６−３６１０２号公報

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、摩耗の進行状態に応じて陸部剛性を適正化し、陸部の倒れ込みを確保すると共に、サイプの開口部の狭小化を抑制してエッジ効果や除水効果を確保することができる空気入りタイヤを提供することにある。

上記目的は、下記の如き本発明により達成することができる。即ち、本発明の空気入りタイヤは、トレッド面の陸部にサイプを形成した空気入りタイヤにおいて、前記サイプが、第１幅広部が設けられた第１サイプ部と、サイプ幅方向の前記第１幅広部とは異なる側に第２幅広部が設けられ、前記第１サイプ部のサイプ底部側に位置して前記第１サイプ部よりも幅広となる第２サイプ部と、サイプ幅方向の前記第１幅広部と同じ側に第３幅広部が設けられ、前記第２サイプ部のサイプ底部側に位置して前記第２サイプ部よりも幅広となる第３サイプ部と、を備えるものである。

本発明の空気入りタイヤによれば、摩耗が進行する過程において、踏面に第１サイプ部が出現し、続いて第２サイプ部、第３サイプ部が順次に出現するため、摩耗が進行するほどにサイプ幅が大きくなり、陸部剛性が低下して撓み易くなる。その結果、摩耗の進行状態に応じて陸部剛性を適正化し、陸部の倒れ込みを確保することができ、摩耗の初期から中期及び末期にわたってアイス制動性能等を良好に発揮できる。

また、タイヤに荷重が作用した際には、該荷重による変形を幅広部で吸収できるため、サイプの開口部の狭小化を抑制してエッジ効果や除水効果を確保することができる。本発明では、第２幅広部が第１幅広部及び第３幅広部とは異なる側に設けられることから、サイプ幅方向の両側でバランス良く変形を吸収できる。しかも、サイプの配置中心のずれを抑制できるため、接地圧を均一化してアイス制動性能等の向上に寄与しうる。これに対し、第２幅広部を第１幅広部及び第３幅広部と同じ側に設けた場合には、サイプの配置中心がサイプ幅方向に大きくずれるため、接地圧が不均一となり易い。

上記において、前記第１幅広部が底部を有しており、前記第２幅広部が、前記第１幅広部の底部と同じ深さ位置又は前記第１幅広部の底部よりもトレッド面側となる深さ位置から深さ方向に延びるものが好ましい。この場合、第１幅広部が底部を有することにより、陸部剛性の過度な低下を抑えられる。また、第１サイプ部と第２サイプ部との連続性が確保されるため、摩耗が進行する過程においてサイプ幅を円滑に大きくすることができる。

上記において、前記第２幅広部が底部を有しており、前記第３幅広部が、前記第２幅広部の底部と同じ深さ位置又は前記第２幅広部の底部よりもトレッド面側となる深さ位置から深さ方向に延びるものが好ましい。この場合、第２幅広部が底部を有することにより、陸部剛性の過度な低下を抑えられる。また、第２サイプ部と第３サイプ部との連続性が確保されるため、摩耗が進行する過程においてサイプ幅を円滑に大きくすることができる。

上記において、前記第１幅広部が、トレッド面とは間隔を置いた深さ位置から深さ方向に延びるものが好ましい。かかる構成によれば、摩耗の初期段階において第１幅広部が踏面に出現しないことから、陸部の高さが確保されていて陸部剛性が低い段階では、幅広部による倒れ込みの改善効果を抑えておき、その後に摩耗が進行した時点で第１幅広部を踏面に出現させることができる。これにより、摩耗の進行状態に応じた陸部剛性の適正化を精度良く行うことができる。

上記において、前記陸部が、トレッド面に露出したキャップゴム層と、前記キャップゴム層の内周側に配され前記キャップゴム層よりもゴム硬度が高いベースゴム層とを備えるものが好ましい。このようなベースゴム層を陸部が備える場合、摩耗により陸部の高さが減少した際の陸部剛性の向上が助長され、陸部の倒れ込みが顕著に小さくなることから、上述した作用効果を奏する本発明が特に有用となる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る空気入りタイヤのトレッド面の一例を示す展開図である。この空気入りタイヤは、複数のブロック１（陸部の一例）を有するトレッドパターンを備える。ブロック１は、タイヤ周方向に延びる主溝２とタイヤ幅方向に延びる横溝３とによって区分されており、タイヤ赤道線Ｃに関して対称的に５列のブロック１が配列されている。

各ブロック１には、直線状の開口部を有する複数本（本実施形態では３本）のサイプ１０が、所定の間隔を設けて平行に形成されている。本実施形態のサイプ１０は、ブロック１の側壁にて両端が開口した両側オープンサイプであるが、本発明はこれに限定されず、片端又は両端がブロック１の内部で終端していても構わない。但し、特に摩耗中期以降においてブロック１を倒れ込ませ易くする観点から、ブロック１の側壁にて片端が開口した片側オープンサイプであることが好ましく、両側オープンサイプであることがより好ましい。

図２は、ブロック１の要部側面図であり、上下方向がサイプ１０の深さ方向、左右方向がサイプ幅方向となる。図３は、サイプ１０の内壁面を示す図であり、（ａ）が図２左側の内壁面、（ｂ）が図２右側の内壁面を示している。図２，３に示すように、サイプ１０は、第１幅広部１１が設けられた第１サイプ部Ｓ１と、第２幅広部１２が設けられた第２サイプ部Ｓ２と、第３幅広部１３が設けられた第３サイプ部Ｓ３とを備える。

第１幅広部１１は、図２右側に拡幅しているのに対し、第２幅広部１２は、図２左側に拡幅していて、サイプ幅方向の第１幅広部１１とは異なる側に設けられている。また、第３幅広部１３は、図２右側に拡幅していて、サイプ幅方向の第１幅広部１１と同じ側に設けられている。すなわち、第１幅広部１１、第２幅広部１２及び第３幅広部１３は、深さ方向に沿って後述のサイプ基準面を挟んで交互に設けられており、第２幅広部１２は図３（ａ）の内壁面に凹設され、第１幅広部１１及び第３幅広部１３は図３（ｂ）の内壁面に凹設されている。

第１サイプ部Ｓ１、第２サイプ部Ｓ２及び第３サイプ部Ｓ３は、サイプ１０の深さ方向に連設されており、第２サイプ部Ｓ２が第１サイプ部Ｓ１のサイプ底部側に位置し、第３サイプ部Ｓ３が第２サイプ部Ｓ２のサイプ底部側に位置する。本実施形態では、サイプ１０がトレッド面上でサイプ幅Ｗにて開口しており、第１幅広部１１は、トレッド面とは間隔ｄを置いた深さ位置から深さ方向に延びている。第３サイプ部Ｓ３は、サイプ底部に到達している。

トレッド面上でサイプ１０の幅方向中央を通る線をサイプ基準線とし、そのサイプ基準線から深さ方向に延びる面をサイプ基準面とするとき、該サイプ基準面を基準とした突出高さは第３幅広部１３、第２幅広部１２、第１幅広部１１の順に大きい。したがって、第２サイプ部Ｓ２は第１サイプ部Ｓ１よりも幅広であり、第３サイプ部Ｓ３は第２サイプ部Ｓ２よりも幅広である。各サイプ部におけるサイプ幅Ｗ１〜Ｗ３は、Ｗ１＜Ｗ２＜Ｗ３の関係を満たしている。

ここで、第１サイプ部Ｓ１と第２サイプ部Ｓ２との連続性を確保する観点から、第２幅広部１２は、第１幅広部１１の底部１１ａと同じ深さ位置又は第１幅広部１１の底部１１ａよりもトレッド面側となる深さ位置から深さ方向に延びることが好ましい。また、第２サイプ部Ｓ２と第３サイプ部Ｓ３との連続性を確保する観点から、第３幅広部１３は、第２幅広部１２の底部１２ａと同じ深さ位置又は第２幅広部１２の底部１２ａよりもトレッド面側となる深さ位置から深さ方向に延びることが好ましい。

図４は、制動時におけるブロック１の要部側面図であり、（ａ）がタイヤ新品時、（ｂ）がサイプ深さの２５％が摩耗した状態、（ｃ）がサイプ深さの４５％が摩耗した状態を示している。まず、タイヤ新品時では、第１幅広部１１が踏面に出現していないため、制動時には、サイプ幅Ｗの間隙が閉塞することでサイプ内壁面同士が当接する。タイヤ新品時のような摩耗初期段階では、ブロック１の高さが確保されていて剛性が低いため、ブロック１が容易に撓んで倒れ込み易く、サイプ１０によるエッジ効果が適切に奏される。

次に、（ｂ）に示すように、摩耗が進行して第１サイプ部Ｓ１が踏面に出現すると、制動時には、サイプ幅Ｗ１の間隙が閉塞する程度にサイプ１０が変形するようになり、ブロック１の高さが減少しているにも関わらず、ブロック１の剛性が低下して撓み易くなる。その結果、制動時にブロック１を容易に倒れ込ませることができ、エッジ効果を適切に奏することができる。更に摩耗が進行すると、（ｃ）に示すように第２サイプ部Ｓ２が踏面に出現し、続いて第３サイプ部Ｓ３が踏面に出現する。これにより、ブロック１の高さが減少しているにも関わらず、上述のようにブロック１の剛性が低下して撓み易くなり、ブロック１の倒れ込みを確保してエッジ効果を適切に奏することができる。

以上のように、本発明のサイプ構造によれば、摩耗が進行する過程において、第１サイプ部Ｓ１、第２サイプ部Ｓ２及び第３サイプ部Ｓ３を踏面に順次に出現させ、サイプ幅を段階的に大きくすることにより、摩耗の進行状態に応じてブロック１の剛性を適正化し、ブロック１の倒れ込みを確保することができる。その結果、摩耗の進行状態に関わらずにエッジ効果を発現でき、摩耗の初期、中期及び末期にわたってアイス制動性能等を良好に発揮することができる。

また、タイヤに荷重が作用した際には、該荷重による変形を幅広部１１〜１３で吸収できるため、サイプ１０の開口部の狭小化を抑制してエッジ効果や除水効果を確保することができる。しかも、第２幅広部１２が第１幅広部１１及び第３幅広部１３とは異なる側に設けられることから、サイプ幅方向の両側でバランス良く変形を吸収でき、更には、サイプ１０の配置中心のずれを抑制できるため、接地圧を均一化してアイス制動性能等の向上に寄与しうる。

本発明では、摩耗の進行状態に応じてブロック１の剛性を適正化するうえで、サイプ幅Ｗ１がサイプ幅Ｗよりも０．１ｍｍ以上、更には０．２ｍｍ以上大きいことが好ましい。同じく、サイプ幅Ｗ２がサイプ幅Ｗ１よりも０．１ｍｍ以上、更には０．２ｍｍ以上大きいことが好ましい。同じく、サイプ幅Ｗ３がサイプ幅Ｗ２よりも０．１ｍｍ以上、更には０．２ｍｍ以上大きいことが好ましい。また、サイプ１０による十分なエッジ効果を発現するうえで、サイプ幅Ｗは０．２〜０．６ｍｍが好ましい。

図２，３に示すように、サイプ１０の深さをＤ、第１幅広部１１の深さをＤ１、第２幅広部１２の深さをＤ２、第３幅広部１３の深さをＤ３とするとき、摩耗の進行状態に応じてブロック１の剛性を適正化するうえで、Ｄ１／Ｄは０．２〜０．４が好ましく、Ｄ２／Ｄは０．２〜０．４が好ましく、Ｄ３／Ｄは０．２〜０．４が好ましい。また、ｄ／Ｄが０．１〜０．２であることが好ましい。なお、幅広部の深さは、拡幅を開始する位置からその底部までの深さ方向の距離である。サイプ深さＤは、サイプ１０による十分なエッジ効果を発現するうえで、主溝２深さの３０〜８０％が好ましい。

ところで、アイス路面での走行性能は、ブロック１を構成するゴムが軟かいほど接地性が改善（接地の均一化と接地面積の増加）され向上するものであるが、ブロック１全体が倒れ込むと、却ってエッジ効果が低下する傾向にある。そこで、本実施形態のブロック１は、図５に示すように、トレッド面に露出したキャップゴム層５と、キャップゴム層５の内周側に配されキャップゴム層５よりもゴム硬度が高いベースゴム層６とを備える。

かかる構成によれば、路面に接する部位に比較的軟らかいキャップゴム層５を配することで接地性を改善しつつ、その内周側に比較的硬いベースゴム層６を配することで、ブロック１に弾性体として撓るような強さを付与することができ、ブロック１全体が倒れ込むことを抑制できる。そして、ベースゴム層６を備えるために、摩耗によりブロック１の高さが減少した際には、ブロック剛性の向上が助長されて倒れ込みが顕著に小さくなることから、上述した作用効果を奏する本発明が特に有用となる。

上述した作用効果を適切に発現する観点から、キャップゴム層５のゴム硬度（ＪＩＳＫ６２５３のデュロメータ硬さ試験（タイプＡ）に準じて測定したゴム硬度）は、４５〜５５°が好ましく、ベースゴム層６のゴム硬度は６０〜７０°が好ましい。また、ベースゴム層６は、主溝２の溝底を基準として主溝２深さＤＧの３０％以下に配されていることが好ましい。

本発明では、ブロック１の単位面積当たりのサイプ長さであるサイプ密度が０．０５ｍｍ／ｍｍ^２以上であることが好ましい。このサイプ密度が０．０５ｍｍ／ｍｍ^２未満であると、サイプ１０が本来発揮すべき効果が適切に発揮されないことがある。また、ブロック１の剛性を適度に確保する観点から、サイプ密度は０．２ｍｍ／ｍｍ^２を超えないことが好ましい。

本実施形態では、サイプ１０が長手方向に直線状に延びる直線サイプである例を示したが、本発明はこれに限られず、波状に延びる波形サイプであっても構わない。波形サイプでは、直線サイプに比べてサイプの開口部が狭くなり難いので、上述した幅広部による開口部の狭小化を抑制する効果と相俟って、サイプによるエッジ効果や除水効果を効果的に確保できるうえ、ドライ路面でのブロック１の倒れ込みを抑制できる。

本発明の空気入りタイヤは、陸部に上記の如きサイプが形成されること以外は、通常の空気入りタイヤと同等であり、従来公知の材料、形状、構造、製法などが何れも本発明に採用できる。

本発明は、いわゆる夏用タイヤにも適用できるが、アイス路面での制動性能に優れていることから、特にスタッドレスタイヤ（冬用タイヤ）として有用である。

［他の実施形態］
（１）本発明の空気入りタイヤが有するトレッドパターンは、特に限定されるものではない。したがって、例えば、平面視矩形のブロックに代えて、Ｖ字形や多角形、曲線基調など何れの形状のブロックにも適用できる。また、ブロックに代えて又は加えて、タイヤ周方向に沿って直線状又はジグザグ状に延びるリブを採用してもよい。更に、本発明では、上記の如きサイプ構造を、トレッドパターン内の全ての陸部に対して採用することができるが、トレッドパターン内の一部の陸部に対してだけ採用しても構わない。

（２）前述の実施形態では、第１幅広部と第２幅広部が底部を有する例を示したが、本発明はこれに限られるものではない。図６は、第１幅広部１１と第２幅広部１２とが底部を有していないサイプ構造の例である。かかる構成においても、第１サイプ部Ｓ１よりも第２サイプ部Ｓ２の方が幅広で、第２サイプ部Ｓ２よりも第３サイプ部Ｓ３の方が幅広になっており、前述した作用効果を奏することができる。

（３）前述の実施形態では、サイプに３種の幅広部が設けられた例を示したが、４種以上でも構わない。その場合、前述の実施形態のように、各幅広部が深さ方向に沿ってサイプ基準面を挟んで交互に設けられることが好ましい。

（４）前述の実施形態では、サイプの長手方向がタイヤ幅方向に平行となる例を示したが、本発明はこれに限られず、サイプ長手方向がタイヤ幅方向に対して傾斜していてもよい。また、前述の実施形態では、各幅広部がサイプの長手方向にストレート状に延びる例を示したが、本発明はこれに限られず、幅広部が深さ方向への振幅を有して波状又はジグザグ状に延びるものでもよい。

以下、本発明の構成と効果を具体的に示すため、アイス制動性能を評価したので説明する。アイス制動性能は、タイヤを実車（３０００ｃｃクラスのＦＲセダン）に装着し、アイス路面を走行して速度４０ｋｍ／ｈから制動力をかけてＡＢＳを作動させた際の制動距離を測定することで評価し、タイヤ新品時、２５％摩耗時、４５％摩耗時及び７５％摩耗時の４段階において行った。タイヤ新品時における比較例の結果を１００として指数で示し、数値が大きいほどアイス制動性能が良好であることを示す。

図１に示すようなトレッドパターンを有するタイヤにおいて、サイプ幅が０．３ｍｍ一定であるものを比較例、図２，３のようにサイプが第１〜第３サイプ部を備えるものを実施例とした。実施例では、Ｗ＝０．３ｍｍ、Ｗ１＝０．５ｍｍ、Ｗ２＝０．７ｍｍ、Ｗ３＝０．９ｍｍとし、ｄ：Ｄ１：Ｄ２：Ｄ３＝１：２：２：２とした。タイヤサイズはいずれも２０５／６５Ｒ１５とし、サイプ深さＤを８ｍｍとした。評価結果を表１に示す。

表１に示すように、比較例では、摩耗の進行に伴ってアイス制動性能が低下している。これは、摩耗によりブロックの高さが減少して剛性が向上したことで、ブロックの倒れ込みが小さくなりエッジ効果が低下したためと考えられる。これに対して、実施例では、摩耗の進行状態に関係なく良好なアイス制動性能が発揮できている。これは、摩耗の進行状態に応じてブロック剛性を適正化することで、ブロックの倒れ込みを確保してエッジ効果を適切に発揮でき、更には、サイプの開口部の狭小化を抑制してエッジ効果や除水効果を確保できるためと考えられる。

本発明に係る空気入りタイヤのトレッド面の一例を示す展開図 ブロックの要部側面図 サイプの内壁面を示す図 制動時におけるブロックの要部側面図 ブロックの縦断面図 第１幅広部と第２幅広部とが底部を有していないサイプ構造を示す要部側面図

符号の説明

１ ブロック
５ キャップゴム層
６ ベースゴム層
１０ サイプ
１１ 第１幅広部
１２ 第２幅広部
１３ 第３幅広部
Ｓ１ 第１サイプ部
Ｓ２ 第２サイプ部
Ｓ３ 第３サイプ部
Ｗ トレッド面のサイプ幅
Ｗ１ 第１サイプ部におけるサイプ幅
Ｗ２ 第２サイプ部におけるサイプ幅
Ｗ３ 第３サイプ部におけるサイプ幅

Claims (5)

1. トレッド面の陸部にサイプを形成した空気入りタイヤにおいて、
   前記サイプが、
   第１幅広部が設けられた第１サイプ部と、
   サイプ幅方向の前記第１幅広部とは異なる側に第２幅広部が設けられ、前記第１サイプ部のサイプ底部側に位置して前記第１サイプ部よりも幅広となる第２サイプ部と、
   サイプ幅方向の前記第１幅広部と同じ側に第３幅広部が設けられ、前記第２サイプ部のサイプ底部側に位置して前記第２サイプ部よりも幅広となる第３サイプ部と、を備えることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記第１幅広部が底部を有しており、前記第２幅広部が、前記第１幅広部の底部と同じ深さ位置又は前記第１幅広部の底部よりもトレッド面側となる深さ位置から深さ方向に延びる請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記第２幅広部が底部を有しており、前記第３幅広部が、前記第２幅広部の底部と同じ深さ位置又は前記第２幅広部の底部よりもトレッド面側となる深さ位置から深さ方向に延びる請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記第１幅広部が、トレッド面とは間隔を置いた深さ位置から深さ方向に延びる請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
5. 前記陸部が、トレッド面に露出したキャップゴム層と、前記キャップゴム層の内周側に配され前記キャップゴム層よりもゴム硬度が高いベースゴム層とを備える請求項１〜４のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。

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